高分子抗裂贴在公路养护中的应用

袁 芳

高分子抗裂贴在公路养护中的应用

袁 芳

概述了高分子抗裂贴的性能和施工工艺,以及在公路养护中的应用现状,各地的研究和实践表明高分子抗裂贴在路面裂缝处理中效果良好,具有广阔的应用前景。

高分子抗裂贴,公路养护,施工工艺

1 材料性能

高分子抗裂贴是由沥青基的高分子聚合物、胎基、高强度织物(耐高温)复合而成,是目前公路上抗裂防水的升级产品。抗裂贴克服了单纯使用土工布、玻璃纤维格栅抗裂而造成的界面性,这种界面性影响到沥青面层的受力状况,影响了抗裂能力;又克服了用土工布、玻璃纤维格栅在摊铺过程中造成推移、折叠,影响了上下结构层粘连,对仅使用沥青基应力吸收膜,只能吸收应力而不能抵抗余应力、分散应力,抗裂贴给予了很好的解决方案,这种独特的结构,使抗裂贴在防止裂缝的同时,对防水下渗有独特的效果,特别对于路面冻裂后对冰水下渗,具有良好的低温性。上涂层在铺设热沥青混合料时,高强度织物(耐高温)不会发生高温变形,高聚物热熔后从织物的缝隙中渗出,与其粘结非常好。下涂层有足够量的高聚物在熔化后填充基面的坑洼,增强了与基面的粘结力,下涂层和胎基的稳定性确保了整个抗裂贴具有的抗裂防水要求。由于高分子抗裂贴具有较强的抗拉强度,尤其是在沥青面层中的应用,可以提高面层的横向拉伸强度、抵抗较大的拉应力而不至于破坏。即使局部区域产生裂纹,在裂纹处的应力集中,经高分子抗裂贴的传递而消失,裂纹也不会发展到面层而破坏路面。

2 作用机理

1)加筋作用。抗裂贴表面的高强度织物(耐高温)具有较大抗拉强度,可承受一定的裂缝处应力,将承受裂缝的全部拉应力,显然抗裂贴能起到加筋的作用,在此意义上说,它提高了路面结构层的抗拉强度。2)消能缓冲作用。抗裂贴是具有一定延伸性的材料,高聚物有较好的低温柔韧性,铺设在沥青路面层间,相当于设置了一弹性层,基层裂缝拉应力通过抗裂贴高聚物扩展到更宽范围,从而缓解裂缝处应力强度,有弹性的层间能起到吸收部分拉伸能量的作用。3)隔水防渗作用。抗裂贴高聚物能形成一个完整的隔水防渗层,可隔断路面水向路基渗透,从而保护基层的强度,使基层材料性质不至于进一步恶化。4)隔离作用。铺设抗裂贴可将开裂的层面与沥青层有效隔离,避免了开裂层面与上一层面的直接接触。裂缝拉应力不能直接传递到上一层,并且具有自粘性,能将上下层很好的粘连,共同承受车辆荷载的作用,防止界面上下层相对位移而保持一致。

3 施工工艺

1)宽度选择。有关单位经过抗裂贴多年的使用,以及对裂缝产生应力在实验室所做的力学模型分析,生产出不同规格宽度的产品,但一般要求宽度不低于 15 cm。

2)粘附抗裂贴的表面处理：a.必须将粘附表面清除灰尘、水等杂物,保持路面干燥清洁。b.宽度在 5mm～19mm之间的裂(接)缝,必须将其清理干净,并用密封胶填充。c.宽度在19mm～50mm之间的裂(接)缝及下陷区域,必须将其清理干净,用胶砂、密封胶或热沥青混合料充填并压实至现有高度。d.宽度超过50mm的裂缝或坑槽,必须先将其清理干净,然后用胶砂或热沥青混合料填充并压实至现有高度。e.对于高度不同的裂(接)缝及下陷的区域,必须进行找平处理。f.对于桥面、路面的凸起、铁钉等凸起物,必须进行清理或找平处理至平整。

3)使用抗裂贴的环境状况要求。a.应在表层温度不小于21℃的条件下使用。b.如表层温度低于 21℃,建议使用温火烤抗裂贴的胶面,注意不得过烤,胶面熔化即可。或者使用常规的乳化类粘层油,用量在0.5 kg/m～1.0 kg/m。

4)抗裂贴的铺设。a.在铺设前不得将隔离膜(纸)揭开。b.在铺设抗裂贴时应将成卷材料拉紧,铺设后的抗裂贴应平整、不起皱、不翘边。c.在铺设过程中若出现重叠时,重叠长度为 50mm～125mm。不能超过两层以上的重叠。d.建议在铺设抗裂贴后用胶轮滚筒进行滚压至少三遍。e.铺设完成后,应尽早的进行沥青混合料的摊铺,其间隔时间不应超过 24 h,同时应避免施工车辆等机具在材料上行走或抽拉。

5)热沥青混合料的罩面。a.抗裂贴被正确铺设后,应紧密结合上面层的施工,避免受潮和雨淋。b.铺设抗裂贴后,可以按热沥青混合料的施工规范,洒布乳化沥青等粘层油,为防止车辆或摊铺机粘结抗裂贴,可在抗裂贴上撒些细粒碎石或混合料等。c.在抗裂贴上铺设热沥青混合料的厚度应大于 40mm。d.在压实过程中,应将压路机调整到最低振幅和最高频率的位置,如果压路机振幅过大,可能会在抗裂贴的位置出现少量剥落。

4 抗裂贴在国外的研究和使用情况

1)1992年伊利诺斯州大学的Mukhar和Dempsy认为聚合物改性沥青和土工织物、格栅等材料单独使用时都不能完全控制裂缝的产生。复合夹层简称ISAC(高分子抗裂贴)包括了低强度的土工织物、粘弹性材料和高强度织物 3种材料,它们的协同作用可以很好的缓解反射裂缝的产生。其作用原理是当基层发生温缩裂缝或干缩裂缝时,原来的接缝处开裂会扩大,复合夹层(高分子抗裂贴)与基层充分粘结的低强度土工织物在裂缝处就会有较大的伸长,其上面的粘弹性材料(高聚物)由于其粘弹特性将逐渐使应力消散,与上面层相粘的高强度织物由于其高强度而不发生形变,就使得上面层不会产生裂缝,这样反射裂缝就在复合夹层简称ISAC(高分子抗裂贴)处被阻止了。

2)2000年～2001年美国伊利诺伊州对铺设复合夹层简称ISAC材料的水泥混凝土路面使用性能进行了调查。从调查的数据中可以看出,无论是在公路上还是机场跑道上,复合夹层材料都有良好的使用性能。

3)日本武相化学工业株式会社等抗裂贴也得到大量的应用和研究。

5 抗裂贴在国内的研究和使用现状

高分子抗裂贴从 2001年由河南省郑州市的某公司首次从美国引进后,现在已经在国内公路养护中广泛使用。2002年在许漯(许昌至漯河)以及新许(新郑至许昌)高速公路的养护维修中,在一些路段对原路面基层和面层进行铣刨,在施工接缝上表面贴封不小于 15 cm厚的高分子抗裂贴膜。所有路面病害处治方案完成后,整体加铺1.5 cm改性沥青胶砂应力吸收层和4 cm SMA-13路面磨耗层。

2003年年底,江苏京沪高速公路有限公司对京沪高速沂淮江段,为切实提高路面基层裂缝的处理效果,节省养护经费,选用了高分子橡胶沥青材料抗裂贴对铣刨路段基层裂缝进行了贴封处理。在裂缝选取方面,遵循如下原则：选取无沉陷、无严重松散、无严重网裂及支缝较少的横、纵向裂缝。他们选取 2004年 ～2006年专项治理中采用抗裂贴处理行车道基层裂缝路段进行了跟踪调查,从统计中可以发现,经过抗裂贴处理后的基层裂缝再次反射至路面的占调查总数的 3.3%,良好率达96.7%,显示了抗裂贴优良的使用性能。其超车道满铺段因是 2007年5月施工,从目前看效果良好,长期效果有待进一步观察。

2005年,为保障京秦高速公路中修罩面工程质量,京秦处在中修罩面中的基层裂缝处治中率先引进新材料——抗裂贴,并对其进行了指标检测。从检测结果来看,高分子抗裂贴在纵向拉伸率、横向拉伸强度、纵向抗拉强度、铺装粘结、粘附性等方面均具有较大的优点。

如今已有越来越多的单位在研究、生产高分子抗裂贴,也有越来越多的公路养护单位将其应用在路面日常养护维修时对基层裂缝的处理上。用抗裂贴处理基层裂缝的有效性已经过一定的实践检验,对于从根本上解决基层裂缝问题是一个有益的尝试。

[1] 王玉顺,朱敏清.高速公路沥青路面预防性养护技术与应用[M].北京：中国建材工业出版社,2008.

[2] 高建立.高速公路沥青路面养护关键技术与工程实例[M].北京：人民交通出版社,2006.

[3] 张春荣,高兆东.抗裂贴在半刚性基层裂缝处理中的应用[J].山西建筑,2010,36(7)：256-257.

[4] 马春蕊.高分子聚合物抗裂贴在京秦高速公路裂缝病害中的应用[J].交通世界,2010(9)：111.

On app lication ofmacromolecule polymer crack paste in road maintenance

YUAN Fang

The paper indicates the performance and construction craft ofmacromolecule polymer crack paste,as well as its application in the road maintenance,and the research in areas and practice shows that themacromolecule polymer crack paste has better effect in crack treatment of roadbed,so it has extensive application perspective.

macromolecu le polymer crack paste,road maintenance,construction craft

U 418

A

1009-6825(2011)09-0137-02

2010-12-12

袁 芳(1971-),女,硕士,副教授,湖南交通职业技术学院,湖南长沙 410004